水輪發電機組轉子大立筋安裝技術探討

余斌

【摘 要】轉子大立筋為水輪發電機組安裝管理重要內容，決定了整個轉子圓度與同心度，需要嚴格按照專業規范來進行，保證每個細節實施的專業性，排除各類質量隱患的存在。水輪發電機轉子運行時，轉子磁軛需要承受非常大的離心力，尤其是現在機組容量不斷增加，受巨大的離心力影響，將會造成磁軛疊片產生嚴重變形，磁軛與轉子支架之間的間隙增大。為保證水輪發電機轉子各部件具有足夠的強度與平衡性，必須要重點做好轉子大立筋安裝控制，本文對安裝技術進行了簡單分析。

【關鍵詞】水輪發電機組；轉子大立筋；安裝技術

轉子作為水輪發電機組核心部件，在進行安裝時需要針對磁軛運行要求進行分析，避免受過大離心力影響，導致磁軛疊片發生變形。應總結以往經驗，確定機組轉子大立筋安裝要求與要點，嚴格按照專業規范做好安裝工藝要點控制，確保細節實施的規范性。尤其是要控制好現場組裝與焊接技術，通過細節管理來排除各項影響因素。

1 水輪發電機組轉子大立筋安裝分析

為滿足社會發展要求，水輪發電機組的容量不斷增加，為保證其維持在最佳運行狀態，必須要做好前期安裝作業的管理。因為機組在運行時，轉子磁軛受離心力影響非常大，尤其是大型機組，很容易造成磁軛疊片變形，加大磁軛和轉子之間的縫隙，并且隨著轉子直徑的增加，產生的間隙越大。因此，為保證機組磁軛安裝的穩定性與平衡性，必須要在以往經驗基礎上，提高對轉子安裝工藝的重視，重點做好大立筋安裝技術控制，嚴格按照要求完成磁軛熱打鍵各項操作[1]。其中，轉子熱打鍵的目的是維持機組運行的安全性和穩定性，促使磁軛和轉子中心能夠緊密結合在一起，實現兩者的可靠配合。同時向磁軛與支臂之間施加一定機械壓緊量，一般可通過熱加墊或熱打鍵的方式實現，即將冷打鍵作為基礎，對磁軛進行加熱處理，使其膨脹后加大磁軛與中心體間隙，并將鍵打入到規定深度，等到磁軛冷卻后，便可以保證磁軛和中心體之間的有效配合，可以將機組運行中產生的向心力抵消掉，維持機組的可靠運行。

2 轉子大立筋安裝工藝

2.1 組裝大立筋

一般在完成轉子支架焊接作業后，變可進行大立筋的組裝和調整，保證組裝過程中對稱原則的落實，且為避免外部因素對安裝效果的影響，需要在實際安裝與調整中對磁軛重量進行分析，適當提高掛鉤面高程。正式對大立筋吊裝前，要再次檢查轉子半徑與垂直度，在確認達到標準后，采取對稱組裝的方式完成大立筋安裝工藝。其中，為提高大立筋安裝安全性，需要分為上、中、下三個位置來設置可調鋼支撐，控制好設置位置，垂直度與專業標準誤差不得超過0.15mm，半徑偏差需要控制在-0.2～0mm范圍內，弦距偏差應控制在0.15mm以內。另外，還要對大立筋掛鉤面高程進行調整，控制其與中心體下法蘭相對高程偏差在2mm以內，相鄰大立筋之間高程差在1mm以內。最后還需要在大立筋與轉子支架之間焊縫位置，填塞墊片來滿足安裝要求。按照專業規范對各項尺寸進行調整后，利用臨時固定裝置和頂絲對大立筋進行頂死處理，避免其在安裝磁軛疊片時出現位移。在完成大立筋全部安裝工藝后，便可進行轉子磁軛疊裝作業，全程均要利用水準儀對大立筋掛鉤面和中心體下法蘭面間距進行控制，并配合塞尺對磁軛和大立筋兩側間隙進行調整，提高最終安裝結果[2]。

2.2 大立筋調整

將+Y方向大立筋看作為基準筋，利用內徑千分尺對半徑進行測量與調整，確保其達到設計要求。同時，兼顧掛鋼琴線來對大立筋周向、徑向垂直度進行測量，并按照要求進行調整，保證將最終偏差控制在0.15mm以內。對于大立筋的調整，需要磁軛疊裝尺寸作為依據，完成大立筋安裝后，根據磁軛疊片圖與磁軛堆積表進行磁軛預疊裝，可確定預疊裝高度為100mm。將+Y方向看作為起始點，順時針開始作業，利用測圓架與內徑千分尺完成預堆磁軛半徑與圓度測量工作，并進行適當調整，確認達到設計要求。另外，將均勻涂抹二硫化鉬的導向銷釘插入到已經調整好的磁軛內，可以根據實際需求進行手動調整轉動，安裝和管理更為方便。通過對各項尺寸參數的反復測量與調整，應用基準筋來對基準筋半徑、高程、垂直度進行檢查確定，在確定合格后，可以通過旋轉大立筋底部設置的支撐螺桿，對大立筋和轉子中心體下法蘭高度差進行調整。

3 轉子大立筋安裝控制要點

3.1 焊接技術

3.1.1 前期準備

對磁軛終壓前需要對大立筋進行再次調整，將百分表安裝在測圓架臂的上中下三個位置，旋轉測臂于大立筋位置，在大立筋和轉子之間焊縫內填塞楔子，確保大立筋筋面與磁軛相互貼緊，然后安裝在磁軛外緣的監測百分表指針發生偏轉即可。從頂部位置來對大立筋和磁軛之間間隙進行檢測，確定是否滿足安裝要求。在磁軛終壓完成后，將大立筋設置的臨時規定裝置全部拆除，并安裝永久定位筋板，進行焊接規定。對于大立筋與轉子支架上下環板間隙，需要向其中填塞小鋼楔并打緊，避免在焊接過程中出現變形問題[3]。另外，所有負責焊接作業的人員，必須要具有專業資格證，嚴格遵循持證上崗要求，并且具有一定實踐操作經驗，可以嚴格按照專業要求，在規定時間內完成所有焊接作業。

3.1.2 正式焊接

（1）焊接參數

一般可選擇應用手工電弧焊方法，保證所選焊條質量達標。在正式焊接作業前，需要按照要求進行烘焙處理，控制烘焙溫度在300～350℃左右，持續烘焙1h，待溫度降低到150℃后，放入到100～200℃的保溫箱內保存，并且每次焊接剩余的焊條均需要保持干燥狀態進行再次烘焙處理后使用[5]。

（2）筋板焊接

對筋板進行焊接作業前，需要對其打磨處理，保證筋板和大立筋之間的接觸面積能夠達到80%以上，待檢查達到要求后，利用C型夾板進行固定處理。正式進行焊接作業時，可以分為先后2次完成，即先完成外側點焊與焊接，然后在大立筋全部焊接作業完成后，進行外側滿焊以及其余部位的點焊和焊接。第一步：在對筋板進行點焊處理時，可控制點焊長度為50mm、厚度5mm，選取中間部位開始逐漸向兩端焊接，為提高作業效率，可由兩名作業人員針對一根大立筋兩側進行對稱點焊。而對筋板焊接時，可以只對外側焊縫進行焊接，保持與點焊作業相同順序施工，一般可先完成50%的焊接。第二步：待完成大立筋全部焊接作業后，再次進行筋板焊接。先進行內測焊縫焊接，緊接著第一步焊接進行補焊到20mm。endprint

（3）臨時加強焊

為避免在焊接過程中出現變形問題，需要針對每條立向焊縫來設置3塊鏈式加強板作業，一般可選擇規格為40mm×250mm×300mm的加強板作業。控制20mm的腳高度，由多名焊接人員同步進行對稱焊接施工。

（4）大立筋焊接

待完成大立筋的組裝作業后，均需要對所有尺寸的焊縫進行質量檢測，待確定無任何隱患后，便可進行坡口的堆焊、定位焊以及正式焊接處理。其中，定位焊時需要提前進行預熱達到80～100℃，并將坡口間隙焊縫堆焊到3mm以內，最終控制焊接長度在60～80mm內，以對稱和同步要求進行作業。完成定位焊后，將大立筋底部支墩松開，確保大立筋恢復到自由狀態，并對轉子中心體水平度進行檢測，確定在技術標準內，確認所有尺寸合格后才可進行正式焊接。

3.2 磁軛熱加墊

磁軛熱加墊技術操作是否得當，對大立筋最終安裝效果有著重要影響，決定著磁軛加熱后能夠與轉子大立筋產生足夠溫差。常見的加熱方法如鐵損法、銅損法、電熱法等，相互之間存在較大差異，需要根據實際需求來進行選擇。其中，鐵損法即在未安裝磁極前，磁軛繞以勵磁繞組，經過工頻交流電作用來促使磁軛產生鐵損發熱。銅損法即對已經掛裝好的磁極繞組進行串聯，并向其通入直流電流，促使導線發熱對磁軛進行加熱處理，但是僅僅適用于計算溫差小的磁軛。

3.3 控制安裝尺寸

在進行大立筋安裝調整時，應當注意加強安裝尺寸控制，以確保安裝穩定性。在完成基準大立筋調整后，需要對其他大立筋進行調整，但由于弦距和徑向垂直度進行調整時會出現相互影響的情況，因此，應當注意確保大立筋的弦距和徑向垂直度調整應當保持同步。對于大立筋的控制尺寸，應當根據磁軛尺寸進行調整和控制。對此，在完成大立筋的安裝和調整后，可以在確保磁軛圓度的前提下對大立筋進行調整，并加強檢查，確保其能夠滿足完全垂直的要求。磁軛與大立筋之間，應當確保不存在徑向的間隙，每次對磁軛進行壓緊處理，都要對磁軛的控制尺寸進行檢查，并檢查整體的大立筋尺寸是否符合要求。此外，大進行大立筋焊接的過程中，也應當加強焊接尺寸控制，對焊接情況進行隨時監控，如果出現變形，要根據變形情況對焊接過程進行控制，以避免后續的變形，例如對于大立筋的焊接，為了減少變形情況的發生，可以采用3.2焊條焊接，焊接過程中可以按照先兩邊、后中間的順序進行焊接，從而提高焊接質量，并保證焊接后的尺寸仍舊符合大立筋的安裝要求。

4 結束語

水輪發電機組轉子大立筋安裝效果如何，在很大程度上決定了最終機組的運行效率，需要提高對此方面的重視，確定安裝技術要點與要求，嚴格按照規范進行操作，保證每個細節實施的標準性。

【參考文獻】

[1]曹建.水輪發電機組本體設備安裝工藝流程及注意事項[J/OL].中國高新技術企業，2017，（12）：227-228.

[2]胡月路.懸式水輪發電機組安裝與檢修的注意事項解析[J].科技風，2017，（01）：121-122.

[3]周若愚.水輪發電機組轉子大立筋安裝技術研究[J].人民長江，2015，46（11）：84-87.

[4]王國剛.水輪發電機組的安裝質量控制措施探討[J].中國高新技術企業，2015，（03）：136-137.

[5]羅曉良.水輪發電機組的安裝質量控制措施探討[J].科技傳播，2013，5（20）：109-110+107.endprint